JP2011104759A - Teaching auxiliary tool for robot control system, teaching method using the teaching auxiliary tool, and robot control system performing teaching by the teaching method - Google Patents
Teaching auxiliary tool for robot control system, teaching method using the teaching auxiliary tool, and robot control system performing teaching by the teaching method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011104759A JP2011104759A JP2009265704A JP2009265704A JP2011104759A JP 2011104759 A JP2011104759 A JP 2011104759A JP 2009265704 A JP2009265704 A JP 2009265704A JP 2009265704 A JP2009265704 A JP 2009265704A JP 2011104759 A JP2011104759 A JP 2011104759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- teaching
- control system
- robot control
- robot
- pyramid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ロボット制御システムの教示用補助具、その教示用補助具を用いた教示方法、およびその教示方法によって教示を行うロボット制御システムに関し、特に、カメラなどの撮像装置を用いて教示を行うことが可能なロボット制御システムの教示用補助具、その教示用補助具を用いた教示方法、およびその教示方法によって教示を行うロボット制御システムに関する。 The present invention relates to a teaching aid for a robot control system, a teaching method using the teaching aid, and a robot control system that teaches using the teaching method, and in particular, teaching using an imaging device such as a camera. The present invention relates to a teaching aid for a robot control system capable of teaching, a teaching method using the teaching aid, and a robot control system for teaching by the teaching method.
産業用ロボットは、一般に、旋回可能かつ上下動可能なロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク(部品)を把持するためのチャック部を有するロボットハンドと、ロボットアームおよびロボットハンドを所定の制御プログラムにしたがって駆動制御する制御部とを備えている。また、自動組立装置は、ワークテーブル面上のそれぞれ所定位置に配置された、多数の部品を収容する複数の部品供給トレイと、部品の組み立てを行うための組立用治具とを有している。 Industrial robots generally have a robot arm that can be swiveled and moved up and down, a robot hand that is provided at the tip of the robot arm and has a chuck portion for gripping a workpiece (part), and a robot arm and a robot hand. And a control unit that controls driving according to the control program. The automatic assembling apparatus includes a plurality of component supply trays for storing a large number of components, which are arranged at predetermined positions on the work table surface, and an assembly jig for assembling the components. .
自動組立装置の運転時には、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを所定の部品供給トレイの位置まで移動させ、先端のチャック部で部品を把持する。この状態から、ロボットアームを駆動して、ロボットハンドを組立用治具の位置まで移動させ、チャック部に把持されていた部品を組立用治具に組み付ける。以下、同様の動作を繰り返すことにより、所望の機器が自動的に組み立てられることになる。 During operation of the automatic assembly apparatus, the robot arm is driven, the robot hand is moved to the position of a predetermined component supply tray, and the component is gripped by the tip chuck portion. From this state, the robot arm is driven, the robot hand is moved to the position of the assembly jig, and the part held by the chuck portion is assembled to the assembly jig. Thereafter, by repeating the same operation, a desired device is automatically assembled.
このような産業用ロボットを含む自動組立装置においては、自動運転を開始する前に、ロボットに対して動作基準座標や動作手順等を教示するティーチングという作業が必要になる。従来のティーチング作業では、パソコン上のコンピュータシミュレーションなどにより、概略の座標位置を求めた後、作業者が、ティーチングペンダントやティーチングボックスを用いて実際にロボットハンドをマニュアル操作することにより、正確な座標位置の設定を行うようにしている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。また、例えば、溶接の自動化においては、トーチ経路やトーチ角度の教示が必要である。
In such an automatic assembling apparatus including an industrial robot, before starting an automatic operation, an operation called teaching for teaching the operation reference coordinates and the operation procedure to the robot is required. In conventional teaching work, an approximate coordinate position is obtained by computer simulation on a personal computer, etc., and then the operator manually operates the robot hand manually using a teaching pendant or teaching box. (See, for example,
上述したティーチング作業では、細かな座標位置の設定が非常に煩雑であって所要時間も長くなるという問題点があったため、ティーチング作業の簡略化およびティーチング時間の短縮を可能とする技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In the teaching work described above, setting the detailed coordinate position is very complicated and requires a long time, so a technique that can simplify the teaching work and shorten the teaching time has been proposed. (For example, see Patent Document 3).
この特許文献3で提案されているロボット制御システムは、ロボットアームと、ロボットアームの先端に設けられ、ワーク把持用チャック部を有するロボットハンドとを含むロボットと、前記ロボットに対してティーチング入力を行うための操作部と、少なくともワークを撮影できるカメラ部と、前記操作部にティーチング入力された所定の座標位置を前記カメラ部で撮影された画像に基づいて補正して、補正された座標位置に移動するように前記ロボットを駆動制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
The robot control system proposed in
その他、ティーチングペンダントを用いてワーク把持時のロボットハンドの動作を教示するときに、その操作を簡単に行うことができるロボットとワーク把持方法(例えば、特許文献4参照)や、ステレオカメラを有しており、ワークの三次元位置姿勢及び形態を簡便迅速に計測し、計測された情報によりロボットアーム先端部及びロボットハンドを迅速かつ精密に操作できるステレオ画像型検出移動装置(例えば、特許文献5参照)なども提案されている。 In addition, when teaching the operation of the robot hand at the time of workpiece gripping using a teaching pendant, a robot and a workpiece gripping method (for example, refer to Patent Document 4) and a stereo camera are provided. A stereo image type detection and movement device that can easily and quickly measure the three-dimensional position and orientation of the workpiece and quickly and precisely operate the robot arm tip and the robot hand based on the measured information (see, for example, Patent Document 5) ) Etc. are also proposed.
しかしながら、上述のような従来技術においてティーチングペンダントなどによるティーチング作業を行う際、少なくとも初回はロボットハンドの位置や向きを複雑に変更させることを繰り返す必要がある。そのため、ティーチング作業はやはり非常に煩雑であって所要時間も長かった。 However, when performing teaching work using a teaching pendant or the like in the conventional technology as described above, it is necessary to repeat changing the position and orientation of the robot hand in a complicated manner at least for the first time. Therefore, the teaching work is still very complicated and takes a long time.
最近では、ロボット導入台数の増加および製品の多種多様化に伴い、必要とされるティーチング工数が急増している。一方で、製造現場では慢性的に人員が不足しており、特にティーチング作業の熟練者が極めて不足している。また、製造現場で実際に使用されているロボットにティーチングを行うときには、そのロボットが設置されている製造ラインなどが停止することになるので、その製造ラインの稼働率が低下してしまう。 Recently, with the increase in the number of robots introduced and the diversification of products, the required teaching man-hours are rapidly increasing. On the other hand, there is a chronic shortage of personnel at the manufacturing site, and in particular, there is an extremely shortage of skilled workers in teaching work. In addition, when teaching a robot that is actually used at a manufacturing site, the manufacturing line on which the robot is installed is stopped, so that the operating rate of the manufacturing line is lowered.
ロボット制御システムの教示補助具を、ロボットの先端部分の位置と向きに合わせて設置し、その3次元位置情報および3次元方向情報を計測すればよいが、例えば機械式の3次元計測機に接続した場合は、その設置場所が必要であり、また周辺の冶具等と計測機の各部分が機械的に干渉し、計測できない場合が多いことが課題となっている。 The teaching aid of the robot control system may be installed in accordance with the position and orientation of the tip of the robot, and its three-dimensional position information and three-dimensional direction information may be measured. For example, it is connected to a mechanical three-dimensional measuring machine. In such a case, the installation location is required, and there are many cases where measurement cannot be performed due to mechanical interference between peripheral jigs and the respective parts of the measuring instrument.
教示補助具をカメラにより撮影し、画像内の位置から計測する方法があり、この方法では機械的な干渉の問題を避けることができるが、同様に冶具等に一部隠され、全体が見えないためにその3次元位置情報と3次元方向情報を計測することが課題となる。また周辺環境の他の機材等と、教示補助具を明確に識別することも課題となる。 There is a method of shooting the teaching aid with a camera and measuring it from the position in the image. This method can avoid the problem of mechanical interference, but it is also partially hidden by jigs and the like and can not be seen completely. Therefore, measuring the three-dimensional position information and the three-dimensional direction information becomes a problem. It is also a problem to clearly identify teaching aids from other equipment in the surrounding environment.
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、ティーチング作業をより簡略するとともにティーチング時間のさらなる短縮を可能とするためのロボット制御システムの教示用補助具を提供することである。 In view of such problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a teaching aid for a robot control system for further simplifying teaching work and further reducing teaching time.
さらには、その教示用補助具を用いた教示方法、およびその教示方法によって教示を行うロボット制御システムを提供することである。 Furthermore, it is providing the teaching method using the auxiliary tool for teaching, and the robot control system which teaches by the teaching method.
上記目的を達成するため、本発明のロボット制御システムの教示用補助具は、撮像装置を用いて教示を行うことが可能なロボット制御システムの教示用補助具であって、角錐面の色が互いに異なる角錐形状部を有する補助具本体と、この補助具本体に連結された把持部とを備えることを特徴とする。 To achieve the above object, a teaching aid for a robot control system according to the present invention is a teaching aid for a robot control system capable of teaching using an imaging device, and the colors of the pyramid surfaces are mutually different. An assisting device main body having different pyramid-shaped portions and a gripping portion connected to the assisting device main body are provided.
ここで、前記角錐形状部は三角錐形状であることが好ましいが、必ずしもこの形状に限られるわけではなく、例えば、四角錐形状であってもよい。 Here, the pyramid-shaped portion is preferably a triangular pyramid shape, but is not necessarily limited to this shape, and may be, for example, a quadrangular pyramid shape.
このような構成のロボット制御システムの教示用補助具によれば、作業者がティーチングペンダントの操作によってロボットハンドの位置や向きを複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、主として教示用補助具で指し示すだけで所望のロボットハンドの位置および向きを同時に入力することができ、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチングの所要時間も大幅に短縮することが可能となる。 According to the teaching aid of the robot control system configured as described above, the teaching aid is mainly used without repeating the complicated change of the position and orientation of the robot hand by the operation of the teaching pendant. It is possible to simultaneously input the desired position and orientation of the robot hand simply by pointing, and the teaching work becomes extremely easy and the time required for teaching can be greatly shortened.
また、本発明のロボット制御システムの教示用補助具において、前記角錐形状部は前記角錐面がそれぞれの色を発するような発光手段をさらに備えることが好ましい。 Moreover, in the teaching aid of the robot control system of the present invention, it is preferable that the pyramid-shaped portion further includes light emitting means such that the pyramid surface emits each color.
このような構成のロボット制御システムの教示用補助具によれば、角錐形状部の各角錐面が異なる色で発光するので、撮像した際の画像データ中で周辺環境との境界が明確となる。また、その色の違いから、すべての面ではなく、単一の面のみが撮像されていても、その面の色から、その補助具の回転や傾き等の3次元での姿勢のすべての情報を得ることができる。それぞれの三角形の面のうちで、先端につながる2つの稜線のうち、それぞれの一部のみが見える場合でも、その稜線を延長することで頂点の位置が計測でき、またその姿勢も計測できるので、周辺の冶具等により一部が隠されていても計測に支障などが生じることはない。これにより、画像データ中での前記角錐形状部の認識がより容易となり、教示用補助具の3次元位置情報および3次元方向情報の検出精度の向上が可能となるので、ティーチングの失敗などの可能性を極めて低くできるとともに、誤差が少ない正確なティーチングを容易に行うことができる。 According to the teaching aid of the robot control system having such a configuration, each pyramid surface of the pyramid-shaped portion emits light with a different color, so that the boundary with the surrounding environment becomes clear in the image data when the image is captured. In addition, because of the difference in color, even if only a single surface is imaged, not all surfaces, all the information on the three-dimensional posture such as rotation and tilt of the auxiliary tool from the color of the surface Can be obtained. Even if only a part of each of the two ridge lines connected to the tip of each triangular surface can be seen, the position of the vertex can be measured by extending the ridge line, and the posture can also be measured. Even if a part of it is hidden by surrounding jigs, there will be no trouble in measurement. This makes it easier to recognize the pyramid shape part in the image data, and improves the detection accuracy of the three-dimensional position information and the three-dimensional direction information of the teaching aid, which may cause a failure in teaching. Therefore, accurate teaching with few errors can be easily performed.
あるいは、上記目的を達成するため、本発明のロボット制御システムの教示方法は、撮像装置を用いて教示を行うことが可能なロボット制御システムの教示方法であって、ロボット制御システムによって制御されるロボットハンドが停止または通過すべき位置および姿勢で保持された上記のロボット制御システム教示用補助具を、少なくとも1台以上の撮像装置によって撮像する撮像工程と、この撮像工程で撮像された画像データから、前記ロボット制御システム教示用補助具の形状データ又は色データに基づいて前記ロボット制御システム教示用補助具に対応する部分を認識するとともに、前記ロボット制御システム教示用補助具の3次元位置情報および3次元方向情報を算出する画像処理工程と、この画像処理工程で算出された前記3次元位置情報および前記3次元方向情報を、前記ロボットと前記撮像装置との相対的位置関係に基づいて、前記ロボット制御システムによる前記ロボットハンド用の制御データに変換する変換工程とを含むことを特徴とする。 Alternatively, in order to achieve the above object, a teaching method for a robot control system according to the present invention is a teaching method for a robot control system capable of teaching using an imaging apparatus, and is a robot controlled by the robot control system. From the imaging process of imaging the robot control system teaching auxiliary tool held at the position and posture where the hand should stop or pass by at least one imaging device, and the image data captured in this imaging process, Recognizing a portion corresponding to the robot control system teaching aid based on the shape data or color data of the robot control system teaching aid, and the three-dimensional position information and three-dimensional information of the robot control system teaching aid Image processing step for calculating direction information, and the tertiary calculated in the image processing step A conversion step of converting the position information and the three-dimensional direction information into control data for the robot hand by the robot control system based on a relative positional relationship between the robot and the imaging device. To do.
ここで、前記画像処理工程では、より具体的には、前記角錐形状部の頂点の3次元座標および前記頂点の向きの3次元角度を算出することが考えられる。 Here, in the image processing step, more specifically, it is conceivable to calculate the three-dimensional coordinates of the apex of the pyramid-shaped portion and the three-dimensional angle of the apex direction.
このような構成のロボット制御システムの教示方法によれば、作業者がティーチングペンダントの操作によってロボットハンドの位置や向きを複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、主として教示用補助具で指し示すだけで所望のロボットハンドの位置および向きを同時に入力することができ、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチングの所要時間も大幅に短縮することが可能となる。 According to the teaching method of the robot control system configured as described above, the operator mainly points with the teaching aid without repeatedly changing the position and orientation of the robot hand in a complicated manner by operating the teaching pendant. Thus, the desired position and orientation of the robot hand can be input simultaneously, which makes teaching work extremely easy and significantly reduces the time required for teaching.
あるいは、上記目的を達成するため、本発明のロボット制御システムは、上記のロボット制御システムの教示方法によって教示を行うことを特徴とする。 Alternatively, in order to achieve the above object, the robot control system of the present invention is characterized in that teaching is performed by the teaching method of the robot control system.
このような構成のロボット制御システムによれば、作業者がティーチングペンダントの操作によってロボットハンドの位置や向きを複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、主として教示用補助具で指し示すだけで所望のロボットハンドの位置および向きを同時に入力することができ、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチングの所要時間も大幅に短縮することが可能となる。 According to the robot control system having such a configuration, the operator can mainly perform the desired operation only by pointing with the teaching aid without repeatedly changing the position and orientation of the robot hand in a complicated manner by operating the teaching pendant. The position and orientation of the robot hand can be input at the same time, making teaching work extremely easy and greatly reducing the time required for teaching.
本発明のロボット制御システムの教示用補助具、ロボット制御システムの教示方法、またはロボット制御システムによれば、作業者がティーチングペンダントの操作によってロボットハンドの位置や向きを複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、主として教示用補助具で指し示すだけで所望のロボットハンドの位置および向きを同時に入力することができ、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチングの所要時間も大幅に短縮することが可能となる。 According to the teaching aid of the robot control system, the teaching method of the robot control system, or the robot control system of the present invention, the operator repeatedly changes the position and orientation of the robot hand in a complicated manner by operating the teaching pendant. Without having to do so, the desired robot hand position and orientation can be input simultaneously by simply pointing with the teaching aid, making teaching work extremely easy and significantly reducing the time required for teaching. Become.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<ロボット制御システム100の構成>
図1は本発明の一実施形態に係るロボット制御システム100の概略ブロック図である。図2はロボット制御システム100のロボット1とステレオカメラ20a、20bの配置を示す概略図である。図3はロボット1のティーチングを行う際に作業者が操作するティーチングペンダント10の概略図である。
<Configuration of
FIG. 1 is a schematic block diagram of a
ロボット制御システム100は、図1に示すように、ティーチング(教示)を行うことによって各種の作業をさせることができるロボット1と、このロボット1各部を駆動・制御するコントローラ5と、ロボット1のティーチングを行う際に作業者が操作するティーチングペンダント10と、ロボット1およびその周囲をそれらの上方の異なる位置から見下ろすように配置された2台のステレオカメラ20a、20bと、これらのステレオカメラ20a、20bによって撮像された画像データの画像処理などを行うパソコン30とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
ロボット1は、図2に示すように、多関節のロボットアーム2を有する垂直6軸タイプのロボットとしているが、これに限られるわけではない。例えば、4軸水平タイプのロボットでもよい。ロボットアーム2の先端には、着脱可能な少なくとも1つ以上のロボットハンド3が設けられている。なお、図2では、ロボットハンド3に取り付けられているワーク把持用チャック部などは省略している。このロボットハンド3には、さらに、行わせるべき作業などの内容に合わせて、少なくとも1つ以上の、例えば、ワーク把持用チャック部やスポット溶接ガンなどが設けられることになる。図6にロボットハンド3の他の例を示す。このロボットハンド3では、4つのワーク把持用チャック部4が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
コントローラ5は、ロボット1のロボットアーム2やロボットハンド3などの各部を駆動制御する。具体的には、ロボットアーム2やロボットハンド3などを駆動するモータ(不図示)の回転などを制御し、予め記憶された制御プログラムに従ったり、あるいはティーチングされた作業内容をプレイバックしたりすることで、ロボットアーム2やロボットハンド3などに所望の作業をさせる。
The
このコントローラ5には、ティーチングペンダント10、ステレオカメラ20a、20b、パソコン30も接続されている。つまり、これらの機器とのインターフェイス機能もコントローラ5は有している。
The
ティーチングペンダント10は、図3に示すように、ロボット1のティーチングを行う際に作業者が各種操作を行うための小型装置である。このティーチングペンダント10は、コントローラ5と相互通信が可能となるようにワイヤレスで接続されているが、この接続は有線接続であってもよい。
As shown in FIG. 3, the
このティーチングペンダント10は、その中央部分にタッチパネル式で各種表示や操作が可能なLCD(液晶)ディスプレイ11を備えており、このディスプレイ11の左右両側には、起動、停止、ティーチングなどのロボット1操作用のソフトウェアキー11aが複数個設けられている。これにより、ロボット1のティーチングを行うためのティーチングモードや、そのティーチングモードでティーチングされた作業内容をプレイバックするモードなどへの切り替えを行うことができる。
The
さらに、ティーチングペンダント10の左右には、作業者が握るためのグリップ12、13がそれぞれ設けられている。ティーチングペンダント10の上部中央には、非常停止ボタン14が設けられるとともに、グリップ12の裏面には、ティーチング時や試運転時などの非定常作業時に作業者が危険を回避するための3ポジション方式のイネーブルスイッチ(不図示)が設けられている。
Furthermore, grips 12 and 13 are provided on the left and right sides of the
ステレオカメラ20a、20bはそれぞれ、左右一対のレンズを通して撮像される画像の視差に基づいて、三角測量の原理によって撮像された物体までの距離および角度を取得することができる。これらのステレオカメラ20a、20bは、図2に示すように、ロボット1およびその周囲をそれらの上方の異なる位置から見下ろして、作業者が保持しているティーチングツール50(詳細は後述)を撮像できるように配置されている。ステレオカメラは、必ずしも2台以上配置することが不可欠というわけではない。しかし、ロボット1のロボットアーム2やロボットハンド3などとティーチングツール50との位置関係によっては、撮像画角の少なくとも一部が遮られて死角が生じ、ティーチングツール50を撮像画角内で的確に捉えられないおそれがある。そのような状況を極力回避するためには、ステレオカメラを2台以上配置することが好ましい。
Each of the
パソコン30は、コントローラ5と相互通信が可能となるように無線LANで接続されているが、例えば、有線LANで接続してもよい。このパソコン30は、後述する画像処理などを行う他、ロボット1の自動運転中にはステレオカメラ20a、20bで撮像した画像をモニターするために用いることもできる。また、この画像のモニターを、ティーチングペンダント10で行えるようにしてもよい。なお、パソコン30の代わりに、例えば、専用の画像処理モジュールなどを用いてもよい。また、同様の機能を、コントローラ5に内蔵するような構成も考えられる。
The
<ティーチングツール50>
図4はロボット1のティーチングに用いるティーチングツール50の概観図である。図5(a)〜図5(c)はティーチングツール50のツール本体51を3方向から見た詳細図であり、図5(a)はツール本体51の平面図、図5(b)はツール本体51の正面図、図5(c)はツール本体51の底面図である。
<
FIG. 4 is an overview diagram of a
これらの図に示すように、ティーチングツール50は、細長い三角錐形状の三角錐部52を有するとともにその底部に短い円筒状で合成ゴム製の基部53が設けられているツール本体51と、このツール本体51にその頂点52dとは反対側で連結されていて基部53より細い丸棒状のハンドル54とから構成されている。
As shown in these drawings, the
ツール本体51の三角錐部52の各角錐面52a、52b、52cの色は互いに異なっている。具体的には、第1の角錐面52aには赤色の薄いポリプロピレンシートが接着されており、第2の角錐面52bには緑色の薄いポリプロピレンシートが接着されており、第3の角錐面52cには青色の薄いポリプロピレンシートが接着されている。
The colors of the pyramid surfaces 52a, 52b, and 52c of the
三角錐部52自体の内部は、図5(c)に示すように中空になっているが、例えば、透光性を有する樹脂などでこの三角錐部52を構成するとともに、LEDなどの光源や電池などを内蔵することが好ましい。
The inside of the
ティーチング作業時にその光源を点灯させると、三角錐部52の各角錐面52a、52b、52cが赤色、黄色、青色にそれぞれ発光する。ステレオカメラ20a、20bによって撮像された画像データに対して画像処理を行う際、三角錐部52が3色で発光していれば、周辺環境との境界が明確となる。これにより、画像データ中で三角錐部52に対応する部分の認識が容易になるとともに、三角錐部52の頂点52dの3次元座標および頂点52dの向きの3次元角度の検出精度が向上する。
When the light source is turned on during teaching work, the pyramid surfaces 52a, 52b, 52c of the
ハンドル54については、必ずしも丸棒状に限るわけではなく、作業環境や作業者がよりティーチングを行いやすいような形状にすればよい。例えば、ハンドル54自体の先端を湾曲させて、三角錐部52から横方向側で握れるようにしてもよい。また、ハンドル54の先端に別部材を取り付けることで同様の構成にしてもよい。
The
なお、ハンドル54は、必ずしもツール本体51に連結した状態で固定しておかなくてもよい。例えば、ツール本体51にハンドル54取り付け用の機構を設けるとともに、複数種類の異なる形状のハンドルを用意しておき、必要に応じてそれらを取り替えて使用できるようにしてもよい。
Note that the
<ティーチングツール50を用いる教示方法>
ティーチングツール50を用いたロボット1のティーチングは、以下の(1)〜(3)の各ステップを繰り返すことによって行う。なお、これらに先立って、次のような事前準備をしておく必要がある。
<Teaching method using
Teaching of the
まず、ステレオカメラ20a、20bとロボット1の配置が決まった状態で、ロボット1(ハンド)とステレオカメラ20a(アイ)との相対的位置関係を算出するためにキャリブレーション(ハンド・アイ・キャリブレーション)を行う。ステレオカメラ20aによって撮像された画像データから取得される被撮像物の距離および角度は、ステレオカメラ20aの位置を基準としているが(カメラ座標系)、このキャリブレーションを予め行っておくことで、ロボット1の位置を基準とする制御データ(ロボット座標系)に精密に変換できるようになる。ステレオカメラ20bとロボット1とについても、同様に相対的位置関係を算出するためにキャリブレーションを行う。
First, calibration (hand-eye calibration) is performed to calculate the relative positional relationship between the robot 1 (hand) and the
また、ティーチングツール50の形状データおよび各角錐面52a、52b、52cの色データなども(例えば、3次元CADデータとして)、画像処理を行うパソコン30に入力しておく。
Further, the shape data of the
(1)ステレオカメラ20a、20bによるティーチングツール50の撮像
ティーチングペンダント10の操作によってティーチングモードに切り替えた後、ティーチングツール50をロボットハンド3が停止または通過すべき位置および姿勢でしっかりと保持する。このとき、ロボットハンド3が停止または通過すべき位置をツール本体51の頂点52dによって正確に指示するとともに、その位置でロボットハンド3が取るべき姿勢(例えば、ワーク把持用チャックの移動する向き)にツール本体51の姿勢(図5(b)に示すツール本体51の中心線(一点鎖線)が示す向き)を正確に一致させるようにする。
(1) Imaging of
次に、ツール本体51の位置および姿勢を保持したままの状態で、ティーチングペンダント10の所定操作によって、ステレオカメラ20a、20bによる撮像を行う。
Next, imaging with the
(2)撮像された画像データからティーチングツール50を認識するなどの画像処理
まず、ステレオカメラ20aによって撮像された画像データから、ティーチングツール50の形状の特徴を有する部分の有無を検索する。そのような部分が存在すると認識できれば、その部分の画像データからティーチングツール50の形状データに基づいてティーチングツール50の3次元位置情報および3次元方向情報を算出する。より具体的には、ツール本体51の頂点52dの3次元座標(X1,Y1,Z1)およびこの頂点52dの向きの3次元角度(A1,B1,C1)を算出する。
(2) Image processing such as recognizing the
同様に、ステレオカメラ20bによって撮像された画像データからも、ティーチングツール50の形状の特徴を有する部分が存在すると認識できれば、ツール本体51の頂点52dの3次元座標(X2,Y2,Z2)およびこの頂点52dの向きの3次元角度(A2,B2,C2)を算出する。
Similarly, if it can be recognized from the image data picked up by the
三角錐部52全体である程度の長さを有していれば、図7に示すように、例え、その三角錐の頂点52dやその他の部分が何らかの障害物60の陰になっていたりして、角錐面52a、52b、52cのいずれかはステレオカメラ20aまたはステレオカメラ20bの方向に向いている。例えば52bがステレオカメラ20aの方向に向いているとすると、撮影された三角形の色からその三角形が角錐面52bであることがわかる。さらにその角錐面52bの頂点52dにつながる稜線52e、52fの一部がステレオカメラ20aから見えれば、その延長線上の交点として頂点52dの位置が計測できる。また、その頂点52dでの稜線52eと52fとの角度から、同じ三角形の他の角や、ティーチングツール50以外の環境中のものと識別できる。稜線52eと52fの方向から、角錐面52bの姿勢が決定でき、その色の情報と組み合わせて、ティーチングツール50の3次元位置情報と3次元方向情報が決定できる。
If the entire
ツール本体51の頂点52dが何らかの障害物の陰になっていて対応する箇所の画像データが得られていなくても、各角錐面52a、52b、52cの稜線の延長線が交差する位置によって頂点52dの位置を正確に求めることもできる。
Even if the
また、各角錐面52a、52b、52cの色の順序も既知であるから、例えば、赤色の角錐面52a自体は撮像データ中に現れていなくても、緑色の角錐面52bおよび青色の角錐面52cが撮像データ中に現れていれば、それらに基づいて赤色の角錐面52aの位置や向きなどを算出することもできる。
Further, since the order of the colors of the respective
また、頂点52dはツール本体51の中心線上にあることが望ましいが、中心線からずれている場合がある。頂点52dが中心線からずれている場合、作業者が所望の箇所に頂点52dを指し示しても、コントローラ5は所望の箇所からずれた座標を計算してしまう。そこで、各角錐面52a、52b、52cの各々に対応する補正データを予めコントローラ5に記憶させておく。そして、撮像された画像に基づいて得られた各角錐面52a、52b、52cの座標データを前記補正データによって補正して変換して頂点52dの座標を計算させることで、所望の箇所の座標を正確な値に近づけることができる。または、撮像された画像に基づいて得られた各角錐面の頂点52bの座標データを平均して頂点52dの座標を計算させることで、所望の箇所の座標を正確な値に近づけることができる。このように、頂点52の座標を所定の計算式で補正することによって、ツール本体51の中心線から頂点52dがずれていても、コントローラ5は所望の箇所の座標を正確な値に近づけることができる。
The
このように、ティーチングツール50を上述したような特徴的形状としているため、画像データからのティーチングツール50の形状認識を行う際のロバスト性が高く、ティーチングの失敗などを極力防止するとともに、誤差が少ない正確なティーチングを容易に行うことができる。
Thus, since the
また、2台のステレオカメラ20a、20bを使用することで、ロボット1のロボットアーム2やロボットハンド3などとティーチングツール50との位置関係によらず、ステレオカメラ20a、20bの少なくとも一方でティーチングツール50をほぼ確実に画角内に捉えることができる。
Further, by using two
(3)ロボット1用の制御データへの変換
上記(2)で算出されたティーチングツール50の3次元位置情報および3次元方向情報は、ステレオカメラ20a、20bそれぞれのカメラ座標系の3次元データであるから、事前準備で行っておいたキャリブレーション結果に基づいて、ロボット座標系の3次元座標(x,y,z)および3次元角度(a,b,c)に変換し、さらにロボット1の制御データへと変換する。
(3) Conversion to Control Data for
なお、ティーチングツール50の3次元位置情報および3次元方向情報が、ステレオカメラ20a、20bの一方からしか得られなかったときは、得られた方の情報のみを使用すればよい。これに対して、両方から3次元位置情報および3次元方向情報が得られたときは、例えば、両方の情報を平均化して使用してもよいし、あるいは、信頼度がより高いと判断される方の情報のみを使用するようにしてもよい。
In addition, when the three-dimensional position information and the three-dimensional direction information of the
このようにして変換されたロボット1の制御データに従ってロボットハンド3を制御することにより、ティーチングした通りの位置および姿勢による作業をロボットハンド3に正確に行わせることができる。これにより、ティーチングの失敗などの可能性を極めて低くできるとともに、誤差が極めて少ない一層正確なティーチングを容易に行うことができる。
By controlling the
以上で説明した実施形態の構成によれば、作業者がティーチングペンダント10の操作によってロボットハンド3の位置や向きを複雑に変更させることを繰り返したりすることなく、主としてティーチングツール50で指し示すだけで所望のロボットハンド3の位置および向きを同時に入力することができ、ティーチング作業が極めて容易になるとともにティーチングの所要時間も大幅に短縮することが可能となる。
According to the configuration of the embodiment described above, it is desirable that the operator mainly indicates with the
また、画像処理によって図6に示す角錐面52cの底辺52c1と平行な向きD1を検出することで、図6のワーク把持用チャック部4の爪41a及び41bの移動向き(挟持向き)D2を、向きD1と同じにすることができる。これにより、作業者はツール本体51によってワーク把持用チャックの移動する向きの他、ツール本体51の角錐面52cの底辺52c1の向きD2を示すことで、ワークを爪で把持する向きD2をも同時に入力することもできる。
Further, by detecting the direction D1 parallel to the base 52c1 of the
本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the gist or main features thereof. Therefore, the above-mentioned embodiment is only a mere illustration in all points, and should not be interpreted limitedly. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
100 ロボット制御システム
1 ロボット
2 ロボットアーム
3 ロボットハンド
5 コントローラ
10 ティーチングペンダント
11 ディスプレイ
11a ソフトウェアキー
12 グリップ
13 グリップ
14 非常停止ボタン
20a ステレオカメラ
20b ステレオカメラ
30 パソコン
50 ティーチングツール(教示用補助具)
51 ツール本体(補助具本体)
52 三角錐部
52a 第1の角錐面(赤色)
52b 第2の角錐面(緑色)
52c 第3の角錐面(青色)
52d 頂点
52e 第2の角錐面52bと第1の角錐面52aのなす稜線
52f 第2の角錐面52bと第3の角錐面52cのなす稜線
53 基部
54 ハンドル(把持部)
60 障害物
100
51 Tool body (Auxiliary tool body)
52
52b Second pyramid surface (green)
52c Third pyramid surface (blue)
60 obstacles
Claims (6)
角錐面の色が互いに異なる角錐形状部を有する補助具本体と、
この補助具本体に連結された把持部と
を備えることを特徴とする、ロボット制御システムの教示用補助具。 A teaching aid for a robot control system capable of teaching using an imaging device,
An auxiliary tool body having a pyramid-shaped portion in which the colors of the pyramid surfaces are different from each other;
A teaching aid for a robot control system, comprising: a grip portion coupled to the assisting tool body.
前記角錐形状部は三角錐形状であることを特徴とする、ロボット制御システムの教示用補助具。 The teaching aid of the robot control system according to claim 1,
The teaching aid of a robot control system, wherein the pyramid-shaped portion is a triangular pyramid shape.
前記角錐形状部は前記角錐面がそれぞれの色を発するような発光手段をさらに備えることを特徴とする、ロボット制御システムの教示用補助具。 The teaching aid of the robot control system according to claim 1 or 2,
The teaching aid of a robot control system, wherein the pyramid-shaped portion further comprises light emitting means for emitting the respective colors of the pyramid surface.
ロボット制御システムによって制御されるロボットハンドが停止または通過すべき位置および姿勢で保持された請求項1〜3のいずれか1項に記載のロボット制御システムの教示用補助具を、少なくとも1台以上の撮像装置によって撮像する撮像工程と、
この撮像工程で撮像された画像データから、前記ロボット制御システム教示用補助具の形状データ又は色データに基づいて前記ロボット制御システム教示用補助具に対応する部分を認識するとともに、前記ロボット制御システム教示用補助具の3次元位置情報および3次元方向情報を算出する画像処理工程と、
この画像処理工程で算出された前記3次元位置情報および前記3次元方向情報を、前記ロボットと前記撮像装置との相対的位置関係に基づいて、前記ロボット制御システムによる前記ロボットハンド用の制御データに変換する変換工程と
を含むことを特徴とする、ロボット制御システムの教示方法。 A teaching method of a robot control system capable of teaching using an imaging device,
The teaching aid of the robot control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the robot hand controlled by the robot control system is held at a position and posture to be stopped or passed. An imaging step of imaging with an imaging device;
A part corresponding to the robot control system teaching aid is recognized based on the shape data or color data of the robot control system teaching aid from the image data captured in this imaging step, and the robot control system teaching An image processing step of calculating three-dimensional position information and three-dimensional direction information of the auxiliary tool;
The three-dimensional position information and the three-dimensional direction information calculated in this image processing step are used as control data for the robot hand by the robot control system based on the relative positional relationship between the robot and the imaging device. A robot control system teaching method, comprising: a conversion step of converting.
前記画像処理工程では、前記角錐形状部の頂点の3次元座標および前記頂点の向きの3次元角度を算出することを特徴とする、ロボット制御システムの教示方法。 In the teaching method of the robot control system according to claim 4,
In the image processing step, a three-dimensional coordinate of a vertex of the pyramid-shaped portion and a three-dimensional angle of the direction of the vertex are calculated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009265704A JP2011104759A (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Teaching auxiliary tool for robot control system, teaching method using the teaching auxiliary tool, and robot control system performing teaching by the teaching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009265704A JP2011104759A (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Teaching auxiliary tool for robot control system, teaching method using the teaching auxiliary tool, and robot control system performing teaching by the teaching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011104759A true JP2011104759A (en) | 2011-06-02 |
Family
ID=44228848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009265704A Pending JP2011104759A (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Teaching auxiliary tool for robot control system, teaching method using the teaching auxiliary tool, and robot control system performing teaching by the teaching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011104759A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2757430A2 (en) | 2013-01-16 | 2014-07-23 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot teaching system and robot teaching method |
CN104703678A (en) * | 2012-09-21 | 2015-06-10 | 哥巴西斯有限公司 | Stack of membrane filter pockets commonly potted at their corners |
CN107248363A (en) * | 2017-07-28 | 2017-10-13 | 合肥哈工海渡工业机器人有限公司 | A kind of trapezoidal combined robot practical traning platform |
JP2018144193A (en) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | 本田技研工業株式会社 | Position and attitude adjustment method |
CN109514527A (en) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 广明光电股份有限公司 | Teaching system and method for robot arm |
WO2022191148A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-15 | ファナック株式会社 | Teaching tool, and teaching device for using operator's hand to set teaching point |
IT202100017033A1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-12-29 | Comau Spa | "Processing equipment and associated marking device for generating process trajectories" |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61175805A (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Robot operation teaching device |
JPH04137109A (en) * | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Offline teaching method for robot |
JPH04205110A (en) * | 1990-11-29 | 1992-07-27 | Sanyo Mach Works Ltd | Teaching device for robot |
JPH06147828A (en) * | 1992-11-05 | 1994-05-27 | Toshiba Corp | Position/attitude measuring equipment |
JPH081563A (en) * | 1994-06-23 | 1996-01-09 | Fanuc Ltd | Robot position instructing tool, and robot position instructing method |
JPH10264059A (en) * | 1997-03-27 | 1998-10-06 | Trinity Ind Corp | Teaching device of painting robot |
JP2004209641A (en) * | 2002-12-30 | 2004-07-29 | Abb Res Ltd | Method and system for programming industrial robot |
JP2009172718A (en) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Canon Inc | Working device and calibration method of the same |
-
2009
- 2009-11-20 JP JP2009265704A patent/JP2011104759A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61175805A (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Robot operation teaching device |
JPH04137109A (en) * | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Offline teaching method for robot |
JPH04205110A (en) * | 1990-11-29 | 1992-07-27 | Sanyo Mach Works Ltd | Teaching device for robot |
JPH06147828A (en) * | 1992-11-05 | 1994-05-27 | Toshiba Corp | Position/attitude measuring equipment |
JPH081563A (en) * | 1994-06-23 | 1996-01-09 | Fanuc Ltd | Robot position instructing tool, and robot position instructing method |
JPH10264059A (en) * | 1997-03-27 | 1998-10-06 | Trinity Ind Corp | Teaching device of painting robot |
JP2004209641A (en) * | 2002-12-30 | 2004-07-29 | Abb Res Ltd | Method and system for programming industrial robot |
JP2009172718A (en) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Canon Inc | Working device and calibration method of the same |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104703678A (en) * | 2012-09-21 | 2015-06-10 | 哥巴西斯有限公司 | Stack of membrane filter pockets commonly potted at their corners |
EP2757430A2 (en) | 2013-01-16 | 2014-07-23 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot teaching system and robot teaching method |
US9104981B2 (en) | 2013-01-16 | 2015-08-11 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot teaching system and method using imaging based on training position |
JP2018144193A (en) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | 本田技研工業株式会社 | Position and attitude adjustment method |
CN107248363A (en) * | 2017-07-28 | 2017-10-13 | 合肥哈工海渡工业机器人有限公司 | A kind of trapezoidal combined robot practical traning platform |
CN109514527A (en) * | 2017-09-20 | 2019-03-26 | 广明光电股份有限公司 | Teaching system and method for robot arm |
TWI700166B (en) * | 2017-09-20 | 2020-08-01 | 達明機器人股份有限公司 | Teaching system and method of robot arm |
WO2022191148A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-15 | ファナック株式会社 | Teaching tool, and teaching device for using operator's hand to set teaching point |
DE112022000496T5 (en) | 2021-03-11 | 2023-12-07 | Fanuc Corporation | LEARNING TOOL AND LEARNING DEVICE FOR SETTING THE LEARNING POINT WITH THE OPERATOR'S HAND |
IT202100017033A1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-12-29 | Comau Spa | "Processing equipment and associated marking device for generating process trajectories" |
WO2023275701A1 (en) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | Comau S.P.A. | A processing apparatus and relative marking device to generate process trajectories |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10052765B2 (en) | Robot system having augmented reality-compatible display | |
JP6754363B2 (en) | Remote control robot system and its operation method | |
JP6468741B2 (en) | Robot system and robot system calibration method | |
JP2011104759A (en) | Teaching auxiliary tool for robot control system, teaching method using the teaching auxiliary tool, and robot control system performing teaching by the teaching method | |
JP3946711B2 (en) | Robot system | |
JP5670416B2 (en) | Robot system display device | |
US9519736B2 (en) | Data generation device for vision sensor and detection simulation system | |
JP2011115877A (en) | Double arm robot | |
WO2018043525A1 (en) | Robot system, robot system control device, and robot system control method | |
JP2020055096A (en) | Information processing device, information processing method and system | |
US20140201112A1 (en) | Robot teaching system and robot teaching method | |
JP2015182144A (en) | Robot system and calibration method of robot system | |
WO2018147411A1 (en) | Robot system and control method therefor | |
JP2014151427A (en) | Robot system and control method therefor | |
US9604360B2 (en) | Robot system for preventing accidental dropping of conveyed objects | |
US11667031B2 (en) | Teaching method | |
EP3411194A1 (en) | Robot system calibration | |
JP2008207262A (en) | Manipulator system | |
JP5418915B2 (en) | Robot, status presentation device, status presentation method, and robot teaching method | |
JP2008168372A (en) | Robot device and shape recognition method | |
JP2011110627A (en) | Robot control method, robot control program, and teaching pendant used for robot control method | |
CN115338855A (en) | Double-arm robot assembling system | |
JP2006297559A (en) | Calibration system and robot's calibration method | |
WO2023013740A1 (en) | Robot control device, robot control system, and robot control method | |
JP2010149225A (en) | Robot system, device and method for controlling robot system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120820 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20120820 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130709 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131105 |